(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に図面を参照して本開示の例示的な実施形態を説明する。なお、本明細書では、ロータ101の回転軸(後述する
図1のシャフト101a参照)が延びる方向を単に「軸方向」と呼ぶ。さらに、該軸方向において、シャフト101aからヒートシンク2に向かう方向を単に軸方向の「上方」と呼び、ヒートシンク2からシャフト101aに向かう方向を単に軸方向の「下方」と呼ぶ。シャフト101aを中心とする径方向、周方向を単に「径方向」、「周方向」と呼ぶ。各構成要素の表面において、軸方向の上方に向く面を「上面」と呼び、軸方向の下方に向く面を「下面」と呼び、径方向に向く面を「側面」と呼ぶ。
【0012】
<1.第1実施形態>
<1−1.モータの概略構成>
まず、本開示の例示的な第1実施形態に係るモータ100について説明する。
図1は、本開示の第1実施形態に係るモータ100の構成例を示す概略縦断面図である。
図1は、ロータ101の回転軸線を含む切断面でモータ100を切断した場合の断面を示す。
図1のモータ100は車両などに搭載されるモータである。
【0013】
モータ100は、ロータ101と、環状のステータ102と、ハウジング1と、ヒートシンク2と、電子部品4が実装された回路基板3と、ベアリング5と、カバー104と、コネクタ105と、を備える。
【0014】
ロータ101は、シャフト101aと、複数のマグネット101bと、を有する。シャフト101aは、軸方向の上下方向に伸びる回転軸である。ステータ102は、モータ100の電機子である。ステータ102は、ロータ101と対向して配置される。ハウジング1は、ロータ101及びステータ102などを収容する金属製の筐体である。ハウジング1は、ステータ102及びベアリング5を保持する。
【0015】
ヒートシンク2は、たとえばアルミニウム、銅などの熱伝導性が良好な材料を用いて形成される。本実施形態において、ヒートシンク2は、ネジ6を用いて、ハウジング1に取り付けられる。回路基板3は、モータ100の制御回路を有する。回路基板3は、ヒートシンク2の下面に配置される。モータ100の制御回路は、ハウジング1(後述する上蓋部1c)に設けられた貫通孔を介して、ステータ102と電気的に接続される。
【0016】
回路基板3の下面には、位置検出センサ103が設けられる。位置検出センサ103の中心は、シャフト101aの回転軸線上に位置する。位置検出センサ103は、ロータ101の回転角度を検出する。
【0017】
ベアリング5は、シャフト101aを回転可能に支持する軸受である。ベアリング5は、たとえばボールベアリング又はスリーブ軸受などで構成される。カバー104は、回路基板3を保護する部材である。
【0018】
コネクタ105は、外部接続端子である。コネクタ105は、配線105aを介して、回路基板3と外部電源(図示省略)及びその他の外部装置(図示省略)とを、電気的に接続する。外部電源からコネクタ105及び回路基板3を介してステータ102に電力が供給されると、ロータ101は、ステータ102に対して相対的に回転可能となる。
【0019】
<1−2.ハウジングの構成>
ハウジング1は、筒状の筒部1aと、下蓋部1bと、上蓋部1cと、フランジ部1dと、を有する。下蓋部1bは、筒部1a及びフランジ部1dと同一部材により形成される。下蓋部1bは、筒部1aの下方側の端面を覆う。下蓋部1bの中央部分には、中央開口10aが形成される。中央開口10aには、ベアリング5が取り付けられ、シャフト101aが挿通される。
なお、
図1の例示に限定されず、筒部1aと下蓋部1bとフランジ部1dとは、それぞれ別部材であってもよい。
【0020】
上蓋部1cは、ベアリング5を保持する保持部である。上蓋部1cは、筒部1aの上方側の開口した端面を覆う。上蓋部1cは、筒部1aの内壁上に圧入されている。すなわち、上蓋部1cは、筒部1aの上方側の開口した端面から軸方向の下方に圧入され、筒部1aに固定される。これにより、ハウジング1の筒部1aに上蓋部1cを強固に固定できる。従って、上蓋部1cはベアリング5を安定して保持でき、ベアリング5は安定してシャフト101aを回動可能に支持することができる。
【0021】
上蓋部1cは、環状の環状部12と、突壁部13と、挿通孔14aと、を有する。環状部12の中央部分には、シャフト101aが挿通される中央開口10bが形成される。中央開口10bの周囲には、中央開口10bに沿って突壁部13が形成される。突壁部13は、環状部12の底面から軸方向の下方に延びて設けられる。突壁部13の内側には、ベアリング5が取り付けられる。ベアリング5は、上蓋部1cの中央開口10bに取り付けられる。また、ベアリング5は、下蓋部1bの中央開口10aにも取り付けられる。上蓋部1cの中央開口10bに取り付けられたベアリング5は、下蓋部1bの中央開口10aに取り付けられたベアリング5と共に、シャフト101aを回転可能に支持する。
【0022】
フランジ部1dは、円環状である。フランジ部1dは、筒部1aの上端から径方向の外側に延びる。フランジ部1dには、筒部1aの外周に沿って、複数の挿通孔14aが形成される。これらの挿通孔14aにはネジ6が挿通される。なお、
図1では、ヒートシンク2をフランジ部1dに取り付けて固定する固定部材としてネジ6を用いている。しかしながら、この例示に限定されず、固定部材は、リベットなどの他の部材であってもよい。また、フランジ部は、筒部1aの上端から径方向外側に伸びる複数の部位が設けられ、周方向に間隔をあけて配置される構成であってもよい。
【0023】
また、フランジ部1dの上面及び下面において、挿通孔14aの周囲には研磨加工などが施されるのが望ましい。このような加工が行われると、挿通孔14aの周囲の表面粗さは、ハウジング1の他の部分(たとえば筒部1aの外周面)の表面粗さよりも、小さくされる。こうすれば、ネジ6及びヒートシンク2がフランジ部1dに密着し易くなる。従って、ネジ6を用いてヒートシンク2をフランジ部1dに、より強固に取り付けて固定することができる。
【0024】
<1−3.ヒートシンクの構成>
図1に示すように、ヒートシンク2は、フランジ部1dの上面に接する。ヒートシンク2は、ネジ6を用いて、フランジ部1dに取り付けられる。本実施形態のモータでは、ハウジング1とヒートシンク2との間にフレーム等の他の部材を介在させない。そのため、本実施形態のモータは、たとえばフレームが介在する従来構造のモータよりも、軸方向の寸法を小さくすることができ、容易に組立を行うことができる。さらに、本実施形態のモータでは、上述のような従来構造のモータと比較して、部品数を低減して、モータ100の製造コストも削減することもできる。本実施形態において、ヒートシンク2は単一の部材である。なお、この例示に限定されず、ヒートシンク2は、複数の部材から構成されてもよい。
【0025】
ヒートシンク2は、ネジ孔23と、突部25と、配線通路26と、収容凹部2aと、を有する。突部25は、ヒートシンク2の下面から軸方向の下方に突出する。突部25は、軸方向において、フランジ部1dの上面に、ネジ6を用いて取り付けられる。
図2は、本開示の第1実施形態に係るヒートシンク2の下面図である。
図2は、軸方向の下方から見たヒートシンク2の下面を示す。
図2において、破線は、フランジ部1dの上面の内周縁及び外周縁を示す。
【0026】
突部25は、ヒートシンク2の下面の周縁に沿って形成される(
図2の左側参照)。但し、突部25は、ヒートシンク2の下面において一部の周縁(
図2の右側参照)には、形成されない。この部分(すなわち、突部25が形成されない部位)では、ヒートシンク2がフランジ部1dの上面に接しておらず(
図1及び
図2の右側参照)、回路基板3の一部がヒートシンク2とフランジ部1dとの間からはみ出す。また、コネクタ105は、この部分(すなわち、突部25が形成されない部位)において、回路基板3に接続される。
【0027】
突部25の下面は、フランジ部1dの上面に接する。従って、ヒートシンク2の突部25をハウジング1のフランジ部1dに直接に当てて、ハウジング1に対するヒートシンク2の軸方向における位置決めを行うことができる。なお、突部25の下面の一部は、
図1では環状部12の上面に接している。しかしながら、この例示に限定されず、突部25の下面の一部は、環状部12の上面に接していなくてもよい。
【0028】
ネジ孔23は、突部25の下面に設けられる。ヒートシンク2がフランジ部1dに取り付けられる際、ネジ6が、挿通孔14aを介して、ネジ孔23に固定される。
【0029】
突部25の下面において、フランジ部1dと接する部分には研磨加工などが施される。当該加工が施された突部25の下面において、その表面粗さは、ヒートシンク2の他の表面(たとえば側面)の表面粗さよりも、小さい。これにより、フランジ部1dがヒートシンク2の突部25にネジ止めされて固定される際、突部25とフランジ部1dとの間の密着性が高まる。従って、ネジ6を用いてフランジ部1dにヒートシンク2をより強固に取り付けることができる。さらに、突部25とフランジ部1dとの間の密着性が高まることから、熱がヒートシンク2からハウジング1へ伝わりやすくなり、ヒートシンク2の放熱性を向上させることができる。
【0030】
ヒートシンク2の下面且つ突部25の内側には、配線通路26と収容凹部2aとが形成される。配線通路26は、ヒートシンク2を貫通する貫通開口である。配線通路26は、回路基板3の上面に設けられた後述の端子部3cの上に位置する。配線通路26は、該端子部3cに向かって開口する。端子部3cに接続された配線は、配線通路26を通じて外部に引き出される。従って、端子部3cは、配線通路26を介して外部電源など(図示省略)と電気的に接続される。配線通路26の上端は、カバー104で覆われる。これにより、塵埃などが配線通路26を通じてモータ100の内部に侵入することを防ぐことができる。なお、端子部3cは、必ずしも回路基板3の上面に設けられる必要はない。端子部3cは、回路基板3の側面に設けられてもよい。また、端子部3cは、回路基板3の上面または側面の両方に設けられてもよい。
【0031】
収容凹部2aは、回路基板3に実装された電子部品4の少なくとも一部を収容する。収容凹部2aは、回路基板3の上面に実装された電子部品4に対応する位置に形成される。収容凹部2aの深さは、収容する電子部品4の軸方向の寸法に応じて設定される。
【0032】
<1−4.回路基板の構成>
回路基板3は、例えば、エポキシなどの樹脂材料を用いた基板である。回路基板3は、たとえばネジ又はリベットなど(図示省略)を用いて、ヒートシンク2の下面に取り付けられる。
【0033】
回路基板3に実装された電子部品4は、発熱量が比較的多い発熱素子4aと、発熱量が比較的少ない低発熱素子4bと、を含む。発熱素子4aは、たとえば、FET(Field Emission Transistor)などのスイッチング素子である。低発熱素子4bは、たとえばコンデンサなどである。すなわち、発熱素子4aの発熱量は、低発熱素子4bの発熱量よりも多い。
【0034】
図1に示すように、発熱素子4aは、回路基板3上のヒートシンク2に対向する面(すなわち回路基板3の上面)に実装される。発熱素子4aは、ヒートシンク2と回路基板3との間において、収容凹部2a内に収容される。発熱素子4aの上面(たとえばヒートシンク2に対向する面)には、放熱グリス7が塗布される。
図1において、発熱素子4aは、放熱グリス7を介して凹部2aの底面に接する。発熱素子4aから放熱グリス7を介してヒートシンク2に熱が伝わることにより、発熱素子4aで発生した熱をヒートシンク2に伝え易くすることができる。
【0035】
低発熱素子4bの一部は、回路基板3の上面に実装される。低発熱素子4bの残りの一部は、回路基板3上のヒートシンク2と反対側の面(回路基板3の下面)に実装される。さらに、回路基板3の上面に実装された低発熱素子4bは、ヒートシンク2と回路基板3との間において、収容凹部2aに収容される。収容凹部2aの深さは、低発熱素子4bの軸方向の寸法に応じた深さである。そのため、低発熱素子4bの軸方向の寸法が発熱素子4aの軸方向の寸法よりも大きくても、ヒートシンク2と発熱素子4aとを互いに近づけることができる。従って、放熱グリス7を介してヒートシンク2と発熱素子4aとを容易に接触させることができ、回路基板3に実装された発熱素子4aで発生する熱がヒートシンク2に伝わりやすくなり、発熱素子4aの温度上昇を抑制することができる。
【0036】
なお、
図1の例示に限定されず、発熱素子4aの上面と収容凹部2aの底面との間には、放熱グリス7以外の放熱剤、他の熱伝導部材などが設けられていてもよい。放熱剤や熱伝導部材などは、熱伝導性、電気絶縁性、及び低熱膨張性に優れていれば良く、放熱グリス7の代わりに設けられていてもよいし、放熱グリス7と共に設けられてもよい。
【0037】
<1−5.第1実施形態の変形例>
次に、第1実施形態のモータ100の変形例について説明する。
図3は、第1実施形態の変形例に係るヒートシンク2と回路基板3との間の構成例を示す概略縦断面図である。
図3は、軸方向に平行な面でヒートシンク2及び回路基板3を切断した場合の縦断面を示す。
【0038】
図1に例示した上述の構造とは異なり、
図3では、ヒートシンク2の下面には、収容凹部2aが設けられない。発熱素子4aは、
図3に示すように、ヒートシンク2と回路基板3との間に配置される。発熱素子4aは、放熱グリス7を介してヒートシンク2の下面に接する。
【0039】
発熱素子4aを除く少なくとも一部の電子部品4(たとえば低発熱素子4b)は、回路基板3上のヒートシンク2と反対側の面(回路基板3の下面)に実装される。こうすれば、軸方向の寸法が発熱素子4aよりも大きい電子部品4が、ヒートシンク2と回路基板3との間に、配置されない。そのため、放熱グリス7を介してヒートシンク2と発熱素子4aとを容易に接触させることができる。従って、回路基板3に実装された発熱素子4aで発生する熱がヒートシンク2に伝わりやすくなり、発熱素子4aの温度上昇を抑制することができる。
【0040】
<2.第2実施形態>
<2−1.上蓋部の取付構造>
次に、本開示の例示的な第2実施形態に係るモータ100について説明する。
図4は、本開示の第2実施形態に係るモータ100の構成例を示す概略縦断面図である。
図4は、ロータ101の回転軸線を含む切断面でモータ100を切断した場合の断面を示す。なお、本実施形態の基本的な構成は、先に説明した第1実施形態と同じである。そのため、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号又は同じ名称を付して、その説明を省略する場合がある。
【0041】
上蓋部1cは、環状の環状部12と、突壁部13と、挿通孔14aと、延伸部15と、を有する。延伸部15は、環状部12の上端から径方向の外側に延びて、フランジ部1dとヒートシンク2の突部25との間に配置される。
【0042】
延伸部15には、筒部1aの外周に沿って、複数の挿通孔14bが形成される。ネジ6を用いてヒートシンク2の突部25がフランジ部1dに取り付けられる際、ネジ6は、フランジ部1dの挿通孔14aと延伸部15の挿通孔14bとに挿通され、ネジ孔23に固定される。従って、ヒートシンク2の突部25は、延伸部15を挟んで、ネジ6によりフランジ部1dに固定される。
【0043】
これにより、ネジ6を用いて延伸部15がヒートシンク2の突部25とフランジ部1dとの間で固定され、ハウジング1とヒートシンク2とに上蓋部1cを強固に固定できる。従って、上蓋部1cはベアリング5を安定して保持でき、該ベアリング5は安定してシャフト101aを回動可能に支持することができる。
【0044】
<3.第3実施形態>
<3−1.上蓋部の取付構造>
次に、本開示の例示的な第3実施形態に係るモータ100について説明する。
図5は、本開示の第3実施形態に係るハウジング1の上面図である。
図6は、本開示の第3実施形態において上蓋部1cを筒部1aに固定する構造の一例を示す断面図である。
図7は、本開示の第3実施形態において上蓋部1cを筒部1aに固定する構造の他の一例を示す断面図である。
図5は、軸方向の上方から見たハウジング1の上面を示す。
図6は、
図5の一点鎖線A−Aに沿うハウジング1の部分的な縦断面を示す。
図7は、
図5の一点鎖線B−Bに沿うハウジング1の部分的な縦断面を示す。なお、本実施形態の基本的な構成は、先に説明した第1実施形態と同じである。そのため、第1実施形態と共通する構成要素には、前と同じ符号又は同じ名称を付して、その説明を省略する場合がある。
【0045】
筒部1aは、凸部16bと、嵌合部17aと、を有する。凸部16bは、筒部1aの内面から径方向に突出する。嵌合部17aは、凹部である。凸部16bと嵌合部17aとは、周方向に沿って筒部1aに形成される。なお、嵌合部17aは、
図5及び
図6の例示に限定されず、貫通孔であってよい。また、筒部1aに設けられる凸部16b及び嵌合部17aの数は、それぞれ1以上の自然数であればよい。
【0046】
上蓋部1cは、凸部16aと、嵌合部17bと、を有する。凸部16bは、上蓋部1cの外側面から径方向に突出する。嵌合部17bは、凹部である。凸部16aと嵌合部17bとは、上蓋部1cの外周縁において、周方向に沿って形成される。なお、嵌合部17bは、
図5及び
図7の例示に限定されず、貫通孔であってよい。また、上蓋部1cに設けられる凸部16a及び嵌合部17bの数は、それぞれ1以上の自然数であればよい。
【0047】
上蓋部1cが筒部1aに取り付けられる際、
図6に示すように、上蓋部1cの凸部16aが筒部1aの嵌合部17aに嵌合し、凸部16aと嵌合部17aとがかしめ固定される。さらに、
図7に示すように、筒部1aの凸部16bが上蓋部1cの嵌合部17bに嵌合し、凸部16bと嵌合部17bとがかしめ固定される。
【0048】
こうすれば、凸部16aと嵌合部17aとのかしめ固定構造、及び凸部16bと嵌合部17bとのかしめ固定構造を用いて、ベアリング5を保持する上蓋部1cは、筒部1aに強固に固定される。従って、上蓋部1cはベアリング5を安定して保持でき、ベアリング5は安定してシャフト101aを回転可能に支持することができる。
【0049】
なお、
図5〜
図7の例示に限定されず、凸部16a、16bは、軸方向に突出してもよい。また、筒部1aが凸部及び嵌合部のうちの一方を有し、上蓋部1cが凸部及び嵌合部のうちの他方を有してもよい。すなわち、筒部1aが嵌合部17aを有し、且つ、上蓋部1cが凸部16aを有してもよい。或いは、筒部1aが凸部16bを有し、且つ、上蓋部1cが嵌合部17bを有してもよい。これらの構成であっても、凸部16aと嵌合部17aとをかしめ固定し、凸部16bと嵌合部17bとをかしめ固定することができる。その結果、上蓋部1cはベアリング5を安定して保持でき、ベアリング5は安定してシャフト101aを回転可能に支持することができる。
【0050】
<4.その他>
以上、本開示の実施形態について説明した。なお、本開示の範囲は上述の実施形態に限定されない。本開示は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態は適宜任意に組み合わせることができる。
【0051】
たとえば、上述の第1〜第3実施形態では本開示のモータが車載モータに適用される場合を示したが、本開示のモータは車載モータ以外のモータに適用されてもよい。
【0052】
本開示のモータは、たとえば車載モータに利用可能であり、さらに他の用途のモータにも利用可能である。